23948sdkhjf

Forskargenombrott – tålig legering räddar framtida teknologier

| Av Redaktionen processnet.se | Tipsa redaktionen

Framtidens energisystem kräver legeringar som tål hög värme utan att korrodera. Forskare har nu nått ett genombrott.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning. Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur

Läs också: Nytt koncept ger miljövänligare batterier

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

Artikeln som publicerats i Nature Materials besvarar två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet.

Läs också: Plast av jäst

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

Läs mer i nästa pappersutgåva av Process Nordic

Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Enzymer fixar vätgas

Efter omfattande omstrukturering och varsel – nu rekryterar de 

Internationella unga forskare till Sverige

Plus

Bakteriefritt i skärvätskan

Digitalt stöd till pappersbruket

Ny digital närvaro ska möta kundernas behov

KSB lanserar ny webbplats och webbshop

Nyhetsbrev

Plus

500 miljoner liter i vattenförlust – om dagen

Det är få vattenverk som får ut fullt värde från sina mätdata. Bara 13 procent av vattenverken använder intelligent vattenmätning för att avslöja vattenförlust. Det finns en stor, orealiserad potential för de svenska vattenverken.

Arkiv

Vad berättar han för kronprinsessan?

Efter Ovakos varsel – nu kritiseras facket

Pappret som fångar olja i vatten

Plus

Robotgripdon blir intelligenta

Vi har besökt Schunks robotkonferens "Expert Days" i Odense i Danmark. Här är vår intervju med Schunks vd Henrik Schunk om framtiden robotgripdon.

Skattjakt i Bergslagen

Topp 10 för Stora Enso

Kan vinna pris för vattenhanteringen

Plus

De skådar in i kristallkulan

Vi har besökt PiiA Summit och spanat in vad som händer i forskningsfronten inom processindustrins arbete med IT och automation.

Gaslarm hos LKAB

"Ett av få områden där utvecklingen i Sverige spelar roll i världen"

Historiskt bruk i konkurs

Satsar på återvinning av lågaktivt avfall

Stålproduktionen fortsatt hög

Ståltillverkaren tar sig vatten över huvudet

35 procent av utsläppen försvann

Renar vatten från PFAS-ämnen

Gränges gör neddragningar

Nio av tio väljer att gå ner i tid hos SSAB

Förlorade finger vid underhåll

200 miljoner satsas på pilotanläggning för lagring av fossilfri vätgas i Luleå

BASF investerar i kemisk plaståtervinning

Nu vill de använda mer pellets

SPM Instrument lanserar app för smidigare mätningar

Kina producerar så det glöder

Experten varnar – riskerna med efterlängtade 5G

Ståljätte sänker vinstprognos på grund av böter

Efter flera års kamp - nu har de gett upp

Risk för explosion hos LKAB- NU UPPDATERAD

Flertalet gruvarbetare befaras ha omkommit

Explosion vid kraftstation

Se alla Företagens egna nyheter

Är er verksamhet framtidssäker?

Spårbarhet inom tillverkning - Mer än bara RFID och streckkod!

Balluff Machine Vision konfigurationsverktyg, har du provat det än?

Certifiering av utrustning i farliga miljöer.

Robusta produkter från oss på Balluff!

För extrema miljöer!

Övervakning i realtid görs enkelt!

Gardner Denver’s Elmo Rietschle vakuumpumpar och Gas kompressorer hos AxFlow

En lösning för att upptäcka blanka och reflekterande föremål!

För alla oss som tycker om choklad!

Nyttja den information du redan har i er produktion!

Låt oss på Balluff lysa upp din dag!

RS Components lanserar en värmekamera i fickformat från Fluke

Varför du bör använda dig av RFID-teknik!

Tre sätt att konfigurera en splitter och nyttja kraften i stift 2!

Hur god spårbarhet har du?

Se oss på Balluff som er Bodyguard för era processer!

Anmäl er till kostnadsfritt JUMO webinar inom ph-mätning och mätteknik- 3 september

Hur du väljer de bästa belysningsteknikerna för din maskinvision!

Träffa oss på EURO EXPO i Värnamo

EMC probelm i industriella nätverk

Lindh Automation - Fit4PROFINET package

Spåra, identifiera, blippa - klart!

Hur revolutionerar IO-Link den totala utrustningens effektivitet?

Hur snabbt kan ni ändra format i er tillverkningsprocess?

Sänd till en kollega

0.138